Wi-Fi saster Windblown California Islands på nettet

Det hårde hold af biologer, der er placeret på Farallonøerne, et lille antal udkæmpinger i Stillehavet lige vest for San Francisco, har mange ulemper.

De lever jo trods alt på øer hovedsagelig af sten, drikker filtreret regnvand og bruger solenergi, der falder i løbet af de korte vinterdage. Bare for at komme ud til øen og tilbage, er de afhængige af et bånd af private bådskippere, der er villige til at sejle den 47 kilometer lange strækning af hav mellem byen og øerne og derefter have deres både løftet til land på en kran. Farallones har ingen dock, fordi ingen ville overleve vind og hårdt hav, ifølge Russ Bradley, der arbejder på øerne i omkring 18 uger af året som Farallones programleder for Point Reyes Bird Observatory.

På nogle måder, Farallones føler mere end 28 miles væk fra civilisationen, ifølge Bradley. "Kun transport og logistik i at arbejde og bo her er en helt udfordring i sig selv," sagde han.

Men i det sidste år eller deromkring restaurerede de to små indbyggere 1870-boliger, der udgør mennesket bosættelse på øerne har haft hurtigere internetadgang end mange beboere i meget kablet San Francisco, som de kan se på en klar dag. Øens borgere får normalt mellem 6M bps (bit per sekund) og 12M bps, som er i højenden for en typisk kabelmodemforbindelse. De har endda fiber lige til deres hjem. En luksus mange amerikanske beboere venter stadigvæk på.

Forskellen er, at fiberen på Farallones slutter øverst på Lighthouse Hill - faktisk en stejl klippestop næsten 370 fod høj - hvor den er tilsluttet et dedikeret Wi-Fi-netværk på 50 km. Point-to-Point.

Brug af hyldeadgangspunkter, en speciel antenne, computermodellering og nogle forsøg og fejl, to lokale internetveteraner har bragt bredbånd til et sted hvor sæler er højere end mennesker. Passende gjorde de det hovedsagelig af sælernes skyld, og for de andre havpattedyr og fugle, der befinder sig i Farallones, er der et tæt beskyttet dyreliv, der er hjemsted for den største havfuglkoloni i det kontinentale USA.

Farallones-netværket kom omkring efter USAs Fiskeri og Wildlife Service, Californien for Videnskab i San Francisco, og non-profit Point Reyes Bird Observatory i nærliggende Marin County besluttede alle omkring samme tid, at øerne havde brug for en bedre digital livsnerven. Internetpionererne Tim Pozar og Matt Peterson gik sammen om at designe og opbygge systemet, der gik i april 2009. Der er folk på øerne året rundt, men aldrig mere end otte ad gangen, mellem personalets biologer og praktikanter. Ud over at holde dem i kontakt med verden i løbet af seks uger eller mere på øerne, har netværket vigtige data om tilstanden af ​​det lokale dyreliv og understøtter et heltidswebcam til forskning og uddanne offentligheden.

Tidligere kommunikationsmetoder på Farallones kunne ikke have støttet alt dette, i hvert fald ikke pålideligt, ifølge Bradley, der har arbejdet på øerne siden 1998. På det tidspunkt var den eneste stemmelinje en tovejs VHF marine radio. Det kunne nå konventionelle telefoner på fastlandet, men samtalerne var akavede, sagde han. "Du måtte trykke på denne knap, mens du talte, og slip derefter den og få en to sekunder forsinkelse, før den anden person kunne tale, "Sagde Bradley. Dette krævede normalt en hurtig forklaring af systemet til personen i den anden ende af linjen. Endnu værre ved hjælp af radioen betød at gå op til fyret, hvor den blev oprettet med en direkte synsvinkel til en brandstation på fastlandet.

For cirka fire år siden opgraderede seismologer fra UC Berkeley Farallones internetadgang så de kunne spore bevægelserne i San Andreas Fault ved at sammenligne GPS (Global Positioning System) data. Øerne sidder på den modsatte side af fejlen fra San Francisco.

Seismologerne etablerede forbruger Wi-Fi routere på fyret og på en bygning på havsiden af ​​San Francisco. Det system er stadig på plads, men har aldrig været meget hurtigt eller pålideligt, ifølge Bradley. Det var også en tendens til at kollidere - bogstaveligt talt - fordi antennemontering ikke kunne stå op til vejret.

Pozar og Peterson nærmede sig udfordringen metodisk, men selv måtte de bytte deres første sæt radioer. Det nuværende system, der er i brug siden november, er det bedste endnu, ifølge Bradley.

Hjertet i netværket er den lange Wi-Fi-forbindelse mellem basen af ​​Farallones fyrtårn og et tårn på et af de højeste punkter i San Francisco, på Twin Peaks. Linket har to IEEE 802.11n-radioer i hver ende, hvoraf den ene arbejder i 5,8 GHz-frekvensområdet og det andet i 2,4 GHz-båndet. Radioerne, fra Ubiquiti, kører hver især på Power over Ethernet og forbruger 8 watt eller mindre elektricitet, lavere end typiske virksomhedsadgangspunkter. 5,8 GHz radioen bruger 2x2 MIMO (multiple in, multiple out) teknologi til øget gennemgang. 2,4 GHz-radioen har en enkelt antennekonnektor.

Teoretisk set kan en 802.11n-radio med 2x2 MIMO levere gennemstrømning på mere end 300M bps. Fiberen, der løber ned langs Lighthouse Peak, kunne nemt håndtere det, selvom Ethernet-switchen var Bruges med radioerne er begrænset til 100M bps.

Men to problemer forhindrede Pozar og Peterson fra at oprette en bredbåndsforbindelse, der ville have gjort online spillere på fastlandet virkelig jaloux. Den ene er atmosfærisk dæmpning, hvor et signal, der rejser fra land til ø kan forvrænges af forhold som regn eller tåge. Over 50 km kan disse forhold svække et signal, og især tåge er et kendt kendetegn ved kysten fra San Francisco.

Et relateret problem, der kaldes refraktion, kan forekomme selv under de bedste forhold. Når det er varmt og solrigt mellem San Francisco og Farallones, kan den tilsyneladende klare luft blive fyldt med fordampende havvand, der stiger op til et par hundrede meter, så stopper pludselig. Når det trådløse signal rammer linjen mellem fugtig og tør luft, kan barrieren virke som en linse, der bøjer signalet ud af den planlagte vej og ned i vandet.

På grund af brydning er de sjældne dage, hvor Farallones kan være set fra fastlandet er ofte det værste for at kommunikere med øerne. Netværket gik ud i løbet af et godt vejr lige i sidste uge, sagde Pozar.

Både atmosfærisk dæmpning og refraktion forårsager signaler til at falme. Ingeniørerne tacklede disse problemer med flere trin, herunder ved hjælp af kraftige antenner og smalle kanaler. En IEEE 802.11n-radio kan bruge kanaler så brede som 40Mhz, men Pozar begrænsede kanalbredden til 10MHz, hvilket skaber et mere fokuseret signal. Denne aflivede hastighed for afstand. "Fordi vi går over 50 kilometer vand, er jeg ekstremt konservativ. Så jeg har faktisk vendt dette tilbage til kun omkring 12 megabiter," sagde Pozar. radioer er boltet til basen af ​​fyret og forbundet til en router, der er bygget op omkring en Søgris Engineering kommunikation hovedkort, og igen til en Cisco Catalyst 2950 Ethernet switch. Pozar og Peterson kunne have oprettet et andet Wi-Fi-netværk mellem fyret og biologernes hjem, men de valgte fiber som en hurtigere og mere pålidelig løsning. De lægger single-mode fiberen lige ned ad bjerget sammen med en powerline.

Wi-Fi-adgangspunktet på 5,8 GHz er det primære link, 2,4 GHz Wi-Fi er backupen, og seismologernes ældre trådløse LAN-gear er Fallbacken til det, sagde Pozar. Denne opsætning brænder næsten alt digitalt, der sker på Farallones, herunder wildlife rapporter, blogging, Web surfing og VoIP (Voice over Internet Protocol) på VoicePulse-tjenesten. Pozar estimerer oppetid på mere end 98 procent.

"Der har aldrig været en dag, hvor internettet har været helt ned," sagde Bradley.

Videnskabsakademiet har også været tilfreds med udførelsen af ​​sit webcam, som leverer 30 rammer pr. sekund af high-definition-video ved hjælp af 512 kbps af Wi-Fi-linket. Forskere ved Akademiet, Fish and Wildlife Service og fugleobservatoriet flytter og zoomer kameraet eksternt.

"Folk har været spændte på at få et glimt af øen," sagde Kathi Koontz, projektleder ved Akademiet. "Intet medlem af offentligheden kan fysisk sætte fod på øen, så det giver folk en enestående udsigt, at de ikke har kunnet komme tidligere." Akademiet planlægger nu at opgradere webcam til højere definition (forbrugende 1M bps) og bruge det i en midlertidig udstilling om Farallones i sit museum, siger Koontz.

Hele projektet, der finansieres af Videnskabsakademiet, koster mindre end US $ 10.000, sagde Pozar. San Francisco City donerede tårnplads på Twin Peaks til fastlandet antenner og adgang til dets fibernetværk for backhaul derfra. Internetarkivet, i Berkeley, donerer internetoverførsel til netværket.

På trods af al den moralske og økonomiske støtte har oprettelsen og arbejdet på netværket været et særligt udfordrende it-projekt, ifølge Pozar. Under fuglehvalensæsonen kræves der hårde hatte til beskyttelse mod dykkerbombning, og der kræves beskyttende tøj for at holde fuglernes skarpe afsmudsninger væk.

Projektet var også en øvelse under forberedelse. slags ligner det til Apollo måne missioner, "sagde pozar. "Du skal have alt pakket op og tage alt derude, som du kan, og forventer enhver form for uforudsete, fordi der ikke er nogen Radio Shack på øen."

På grund af den komplekse logistik for at få en bådtur ud til øer og venter på det rigtige vejr, kan det tage måneder at komme tilbage til Farallones, hvis noget gik galt, sagde Pozar. Som en sikkerhedsforanstaltning etablerede han radioerne til øerne og testede dem på en bakke i San Francisco, inden de tog dem ud til installation.

Stadig, Pozar, der siger, at han har arbejdet som radiosendingsingeniør i det nordlige Californien delta, etablere internetadgang til lavindkomst boligprojekter i San Francisco og startede byens første internetudbyder, har ingen beklagelse.

"Farallones var bare sådan et ultrakølet hack", sagde Pozar.